[0001] Die Erfindung betrifft einen Plasmabildschirm ausgerüstet mit einer Frontplatte,
die eine Glasplatte, auf der eine dielektrische Schicht und eine Schutzschicht aufgebracht
sind, aufweist, mit einer Trägerplatte ausgestattet mit einer Leuchtstoffschicht,
mit einer Rippenstruktur, die den Raum zwischen Frontplatte und Trägerplatte in Plasmazellen,
die mit einem Gas gefüllt sind, aufteilt und mit einem oder mehreren Elektroden-Arrays
auf der Frontplatte und der Trägerplatte zur Erzeugung von stillen elektrischen Entladungen
in den Plasmazellen.
[0002] Plasmabildschirme ermöglichen Farbbilder mit hoher Auflösung, großer Bildschirmdiagonalen
und sind von kompakter Bauweise. Ein Plasmabildschirm weist eine hermetisch abgeschlossene
Glaszelle, die mit einem Gas gefüllt ist, mit gitterförmig angeordneten Elektroden
auf. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung wird eine Gasentladung hervorgerufen,
die hauptsächlich Licht im Vakuum-Ultraviolett-Bereich erzeugt. Durch Leuchtstoffe
wird dieses VUV-Licht in sichtbares Licht umgewandelt und durch die Frontplatte der
Glaszelle zum Betrachter emittiert.
[0003] Prinzipiell unterscheidet man zwei Typen von AC-Plasmabildschirmen: eine Matrixanordnung
und eine koplanare Anordnung der Elektroden-Arrays. Bei der Matrixanordnung wird die
Gasentladung am Kreuzungspunkt zweier Elektroden auf der Front- und der Trägerplatte
gezündet und unterhalten. Bei der koplanaren Anordnung wird die Gasentladung zwischen
den Elektroden auf der Frontplatte unterhalten und am Kreuzungspunkt mit einer Elektrode,
einer sogenannten Adresselektrode, auf der Trägerplatte gezündet. Die Adresselektrode
befindet sich in diesem Fall unter der Leuchtstoffschicht.
[0004] Die Luminanz eines Plasmabildschirms hängt von verschiedenen Faktoren ab: 1. mit
welcher Effizienz VUV-Licht bei der Plasmaentladung erzeugt wird, 2. mit welcher Effizienz
die Leuchtstoffe durch das VUV-Licht angeregt werden, 3. mit welcher Effizienz die
Leuchtstoffe VUV-Licht in sichtbares Licht überführen und 4. mit welcher Effizienz
das sichtbare Licht aus der Plasmazelle zum Betrachter gelangt.
[0005] Bei einer koplanaren Anordnung der Elektrodenarrays gelangt die Hälfte des bei Gasentladung
erzeugten VW-Lichtes auf die Frontplatte, wo es in den dortigen Schichten absorbiert
wird. Für einen Teil des VUV-Lichtes wird dieser Effekt noch verstärkt, da das VUV-Licht
im Gasraum reabsorbiert wird, indem Gasatome vom Grundzustand in einen energetisch
höheren Zustand angeregt werden. Das Licht wird zwar anschließend wieder emittiert,
wird aber aus seiner ursprünglichen Richtung abgelenkt, so dass auch Licht, das sich
ursprünglich in Richtung der Leuchtstoffschicht ausgebreitet hat, auf die Frontplatte
gelangen kann. Dies vermindert die Effizienz mit der die Leuchtstoffe durch das VUV-Licht
angeregt werden.
[0006] Damit das VUV-Licht, welches in Richtung Trägerplatte emittiert wird, möglichst komplett
von der Leuchtstoffschicht absorbiert und in sichtbares Licht überführt wird, muss
die Leuchtstoffschicht ausreichend dick und dicht sein. VUV-Photonen, die nicht von
der Leuchtstoffschicht absorbiert werden, gelangen auf die Trägerplatte und werden
dann dort absorbiert. Um dies zu verhindern, werden relativ dicke Leuchtstoffschichten
verwendet oder die Teilchengröße der Leuchtstoffe wird reduziert, was zu einer Verringerung
der VUV-Transmission bei gleicher Schichtdicke führt. Nachteilig ist aber, dass mit
abnehmendem Teilchendurchmesser die Effizienz der Leuchtstoffe sinkt und insbesondere
die blau-emittierenden Leuchtstoffe eine erhöhte Degradation aufweisen.
[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Plasmabildschirm mit verbesserter
Luminanz bereitzustellen.
[0008] Diese Aufgabe wird gelöst, durch einen Plasmabildschirm ausgerüstet mit einer Frontplatte,
die eine Glasplatte, auf der eine dielektrische Schicht und eine Schutzschicht aufgebracht
sind, aufweist, mit einer Trägerplatte ausgestattet mit einer Leuchtstoffschicht,
mit einer Rippenstruktur, die den Raum zwischen Frontplatte und Trägerplatte in Plasmazellen,
die mit einem Gas gefüllt sind, aufteilt, mit einem oder mehreren Elektroden-Arrays
auf der Frontplatte und der Trägerplatte zur Erzeugung von stillen elektrischen Entladungen
in den Plasmazellen und einer UV-Licht emittierenden Schicht.
[0009] Es ist besonders bevorzugt, dass die UV-Licht emittierende Schicht auf der Schutzschicht
aufgebracht ist.
[0010] In der UV-Licht emittierenden Schicht wird das aus der Plasmaentladung stammende
und in Richtung Frontplatte emittierte VUV-Licht in UV-Licht überführt. Letzteres
wird in Richtung der Leuchtstoffschicht emittiert, wo es in sichtbares Licht konvertiert
wird. Da die in Richtung der Frontplatte emittierten VUV-Photonen dort nicht absorbiert,
sondern in UV-Photonen überführt werden, regen deutlich mehr Photonen die Leuchtstoffe
auf der Trägerplatte an.
[0011] Es ist auch bevorzugt, dass die UV-Licht emittierende Schicht zwischen Trägerplatte
und Leuchtstoffschicht aufgebracht ist.
[0012] Transmittierte VUV-Photonen werden nicht von der Trägerplatte absorbiert, sondern
von der UV-Licht emittierenden Schicht in UV-Photonen überführt. Letztere werden in
Richtung der Leuchtstoffschicht emittiert und regen dann die Leuchtstoffe an.
[0013] Es ist ganz besonders bevorzugt, dass die UV-Licht emittierende Schicht UV-C-Licht
emittiert.
[0014] Durch Bestrahlung mit UV-C-Licht kann die Photodegradation von Leuchtstoffen durch
VUV-Licht, wie beispielsweise von Eu
2+-aktivierten Leuchtstoffen, in der Leuchtstoffschicht verhindert werden.
[0015] Es ist bevorzugt, dass die UV-Licht emittierende Schicht einen VUV-Leuchtstoff mit
einem Wirtsgitter ausgewählt aus der Gruppe der Aluminate, Borate, Fluoride, Oxide,
Phosphate oder Sulfate enthält.
[0016] Diese Wirtsgitter sind effiziente VUV-Leuchtstoffgitter, da sie eine große Bandlücke
aufweisen.
[0017] Es ist weiterhin bevorzugt, dass die UV-Licht emittierende Schicht einen VUV-Leuchtstoff,
der durch Pb
2+, Ce
3+, Pr
3+ oder Bi
3+ aktiviert ist, enthält.
[0018] Diese Schwermetallionen sind geeignete Aktivatoren für VUV-Leuchtstoffe.
[0019] Es ist außerdem bevorzugt, dass der VUV-Leuchtstoff in der UV-Licht emittierenden
Schicht ausgewählt ist aus der Gruppe SrAl
12O
19:Ce, LaPO
4:Ce, CeMgAl
11O
19:Ce, LuBO
3:Pr, GdBO
3:Pr, LaBO
3:Pr, YBO
3:Pr, LaPO
4:Pr, YPO
4:Pr, LuPO
4:Pr, LaB
3O
6:Pr, SrSiO
3:Pb, MgSO
4:Pb, CaSO
4:Pb, SrSO
4:Pb, (Ca,Mg)SO
4:Pb, (Sr,Ca)SO
4:Pb, CaLi
2SiO
4:Pb, Ba(Y,Gd,Lu)B
9O
16:Bi, YF
3:Bi, YOF:Bi, Y
3Al
5O
12:Bi und (Gd,La)B
3O
6:Bi.
[0020] All diese VUV-Leuchtstoffe weisen eine kleine Stokes-Verschiebung auf, das heißt
der Energieabstand zwischen Anregungs- und Emissionsbande ist klein, so dass diese
Leuchtstoffe UV-Licht und kein sichtbares Licht emittieren.
[0021] Es ist ganz besonders bevorzugt, dass der VUV-Leuchtstoff in der UV-Licht emittierenden
Schicht LaPO
4:Pr ist.
[0022] LaPO
4:Pr erhöht besonders effizient die Luminanz eines Plasmabildschirm, da es eine hohe
Quantenausbeute Φ von Φ ≥ 80 % aufweist.
[0023] Es ist ganz besonders bevorzugt, dass die Partikel des VUV-Leuchtstoffes mit MgO
beschichtet sind.
[0024] Eine Beschichtung aus MgO wirkt als stabilisierender Schutzüberzug, der die Photodegradation
von den VUV-Leuchtstoffen vermindert. MgO bildet eine harte, wasserunlösliche Beschichtung
auf den VUV-Leuchtstoffpartikeln, es reagiert nicht mit dem VUV-Leuchtstoff und wird
selbst durch Strahlung nicht degradiert. Da Magnesiumoxid selbst farblos ist, beeinflusst
es auch nicht den Farbwert des VUV-Leuchtstoffes.
[0025] In einer vorteilhaften Ausführung ist auf der Frontplatte eine UV-Licht reflektierende
Schicht aufgebracht.
[0026] Diese Schicht hat die Aufgabe, UV-Licht, welches in Richtung Frontplatte emittiert
wird, in Richtung der Leuchtstoffe zu reflektieren.
[0027] Es ist bevorzugt, dass die UV-Licht reflektierende Schicht Partikel ausgewählt aus
der Gruppe SiO
2, MgF
2, Al
2O
3, MgO, Nb
2O
5, ZrO
2, Ta
2O
5, CaPO
4, LaPO
4, YPO
4, MgAl
2O
4 undYBO
3, deren mittlere Partikelgröße jeweils zwischen 100 nm und 500 nm liegt, enthält.
[0028] Partikel dieser Zusammensetzungen zeigen im Wellenlängenbereich von 200 bis 400 nm
keine oder nur geringe Absorption und widerstehen den hohen Temperaturen während der
Herstellung eines Plasmabildschirms. Außerdem weisen Partikel dieses Durchmessers
eine deutlich größere Lichtstreuung im UV-Wellenlängenbereich als im sichtbaren Wellenlängenbereich
auf. Dies führt auch dazu, dass die UV-Licht reflektierende Schicht durchlässig für
sichtbares Licht ist.
[0029] Eine andere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die UV-Licht reflektierende
Schicht eine Schichtabfolge aus Schichten mit einem Brechungsindex n ≥ 1.7 und aus
Schichten mit einem Brechungsindex n ≤ 1.5 enthält.
[0030] In dieser Ausführungsform sind die in den Schichtabfolgen verwendeten Materialien
durchlässig für UV-Licht und sichtbares Licht. Die einzelnen Schichtdicken werden
so gewählt, dass durch Interferenz das UV-Licht reflektiert während sichtbares Licht
optimal durchgelassen wird.
[0031] Es ist auch bevorzugt, dass in den Leuchtstoffschichten auf der Trägerplatte der
blau-emittierenden Leuchtstoff BaMgAl
10O
17:Eu, der grün-emittierende Leuchtstoff ausgewählt aus der Gruppe Zn
2SiO
4:Mn und BaMgAl
10O
17:Eu,Mn und der rot-emittierende Leuchtstoff ausgewählt aus der Gruppe (Y,Gd)BO
3:Eu, Y
2O
3:Eu und Y(V,P)O
4:Eu ist.
[0032] Je nach Emissionswellenlänge des verwendeten VUV-Leuchtstoffes werden die blau-,
rotund grün-emittierenden Leuchtstoffe ausgewählt. Durch den Einsatz der VUV-Leuchtstoffe
können in den Leuchtstoffschichten Leuchtstoffe verwendet werden, deren Anregungsbereich
außerhalb des VUV-Bereichs liegt. So kann beispielsweise anstelle des häufig eingesetzten
(Y,Gd)BO
3 als rot-emittierender Leuchtstoff Y(V,P)O
4:Eu Verwendung finden, welches einen besseren Farbpunkt aufweist.
[0033] Im folgenden soll anhand von zwei Figuren und vier Ausführungsbeispielen die Erfindung
näher erläutert werden. Dabei zeigt
- Fig. 1
- den Aufbau und das Funktionsprinzip einer einzelnen Plasmazelle in einem AC-Plasmabildschirm
mit einer UV-Licht emittierenden Schicht auf der Frontplatte und
- Fig. 2
- den Aufbau und das Funktionsprinzip einer einzelnen Plasmazelle in einem AC-Plasmabildschirm
mit einer UV-Licht emittierenden Schicht auf der Trägerplatte.
[0034] Gemäß Fig. 1 weist eine Plasmazelle eines AC-Plasmabildschirms mit einer koplanaren
Anordnung eine Frontplatte 1 und eine Trägerplatte 2 auf. Die Frontplatte 1 enthält
eine Glasplatte 3, auf der eine dielektrische Schicht 4 und darauf eine Schutzschicht
5 aufgebracht sind. Die Schutzschicht 5 ist bevorzugt aus MgO und die dielektrische
Schicht 4 ist beispielsweise aus PbO-haltigem Glas. Auf die Glasplatte 3 sind parallele,
streifenförmige Entladungselektroden 6,7 aufgebracht, die von der dielektrischen Schicht
4 bedeckt sind. Die Entladungselektroden 6,7 sind zum Beispiel aus Metall oder ITO.
Auf der Schutzschicht 5 ist eine UV-Licht emittierende Schicht 8 aufgebracht, welche
Strahlung 12 im VUV-Bereich in UV-Strahlung der Wellenlängen 200 bis 350 nm konvertiert.
Die Trägerplatte 2 ist aus Glas und auf der Trägerplatte 2 sind parallele, streifenförmige,
senkrecht zu den Entladungselektroden 6,7 verlaufende Adresselektroden 11 aus beispielsweise
Ag aufgebracht. Diese sind von einer Leuchtstoffschicht 10, die in einer der drei
Grundfarben rot, grün oder blau emittiert, bedeckt. Die einzelnen Plasmazellen sind
durch eine Rippenstruktur 13 mit Trennrippen aus vorzugsweise dielektrischem Material
getrennt.
[0035] In der Plasmazelle, als auch zwischen den Entladungselektroden 6,7, von denen jeweils
eine im Wechsel als Kathode bzw. Anode wirkt, befindet sich ein Gas, vorzugsweise
ein Edelgasgemisch aus beispielsweise He, Ne, Xe oder Kr. Nach Zündung der Oberflächenentladung,
wodurch Ladungen auf einem zwischen den Entladungselektroden 6,7 im Plasmabereich
9 liegenden Entladungsweg fließen können, bildet sich im Plasmabereich 9 ein Plasma,
durch das je nach der Zusammensetzung des Gases Strahlung 12 im UV-Bereich, insbesondere
im VUV-Bereich, erzeugt wird. Diese Strahlung 12 und die von der UV-Licht emittierenden
Schicht 8 abgestrahlte UV-Strahlung regen die Leuchtstoffschicht 10 zum Leuchten an,
die sichtbares Licht 14 in einer der drei Grundfarben emittiert, das durch die Frontplatte
1 nach außen tritt und somit einen leuchtenden Bildpunkt auf dem Bildschirm darstellt.
[0036] Die dielektrische Schicht 4 über den transparenten Entladungselektroden 6,7 dient
unter anderem bei AC-Plasmabildschirmen dazu, eine direkte Entladung zwischen den
aus leitfähigem Material bestehenden Entladungselektroden 6,7 und damit die Ausbildung
eines Lichtbogens bei Zündung der Entladung zu unterbinden.
[0037] In Fig. 2 ist der Aufbau und das Funktionsprinzip einer einzelnen Plasmazelle in
einem AC-Plasmabildschirm, welcher eine UV-Licht emittierenden Schicht 8 auf der Trägerplatte
2 aufweist, gezeigt. Der Aufbau dieser Plasmazelle ist völlig analog der Plasmazelle
aus Fig. 1 abgesehen davon, dass sich die UV-Licht emittierende Schicht 8 zwischen
Trägerplatte 2 und Leuchtstoffschicht 10 befindet. Diese UV-Licht emittierende Schicht
8 konvertiert Strahlung 12 im VUV-Bereich, welche von der Leuchtstoffschicht 10 transmittiert
wird, in UV-Strahlung der Wellenlängen 200 bis 350 nm. Diese UV-Strahlung regt die
Leuchtstoffschicht 10 zum Leuchten an, die sichtbares Licht 14 in einer der drei Grundfarben
emittieren, das durch die Frontplatte 1 nach außen tritt und somit einen leuchtenden
Bildpunkt auf dem Bildschirm darstellt. Ansonsten ist das Funktionsprinzip analog
wie bei einem Plasmabildschirm, der eine UV-Licht emittierende Schicht 8 auf der Frontplatte
1 aufweist.
[0038] Zur Herstellung einer Frontplatte 1 mit einer UV-Licht emittierenden Schicht 8 werden
zunächst auf einer Glasplatte 3, deren Größe der gewünschten Bildschirmgröße entspricht,
mittels Aufdampfverfahren und anschließender Strukturierung die Entladungselektroden
6,7 aufgebracht. Anschließend werden eine dielektrische Schicht 4 und auf die dielektrische
Schicht 4 eine Schutzschicht 5 aufgebracht. Anschließend wird auf die Schutzschicht
5 die UV-Licht emittierende Schicht 8 aufgebracht.
[0039] Als Herstellungsverfahren für eine solche UV-Licht emittierende Schicht 8 kommen
sowohl Trockenbeschichtungsverfahren, z. B. elektrostatische Abscheidung oder elektrostatisch
unterstütztes Bestäuben, als auch Nassbeschichtungsverfahren in Betracht. Bei letzteren
kann eine durchgehende Schicht durch Spincoating, Meniscuscoating oder Bladecoating
aufgebracht werden. Wenn eine Strukturierung der Schicht gewünscht ist, können Druckverfahren
wie Siebdruck oder Flexodruck angewandt werden.
[0040] Für die Nassbeschichtungsverfahren wird ein VUV-Leuchtstoff, wie zum Beispiel SrAl
12O
19:Ce, LaPO
4:Ce, CeMgAl
11O
19:Ce, LuBO
3:Pr, GdBO
3:Pr, LuPO
4:Pr, LaBO
3:Pr, YBO
3:Pr, LaPO
4:Pr, YPO
4:Pr, LaB
3O
6:Pr, SrSiO
3:Pb, MgSO
4:Pb, CaSO
4:Pb, SrSO
4:Pb, (Ca,Mg)SO
4:Pb, (Sr,Ca)SO
4:Pb, CaLi
2SiO
4:Pb, Ba(Y,Gd,Lu)B
9O
16:Bi, YF
3:Bi, YOF:Bi, Y
3Al
5O
12:Bi oder (Gd,La)B
3O
6:Bi in einem organischen Lösemittel, gegebenenfalls zusammen mit einem Dispergiermittel,
einem Tensid und einem Antischaummittel oder einer Bindemittelzubereitung dispergiert.
Geeignet für Bindemittelzubereitungen für Plasmabildschirme sind anorganischen Bindemittel,
die die Betriebstemperatur des Plasmabildschirms ohne Zersetzung, Versprödung oder
Verfärbung überstehen, oder organische Bindemittel, die im weiteren Verlauf der Herstellung
des Plasmabildschirms durch Oxidation entfernt werden.
[0041] Sollen die Partikel des VUV-Leuchtstoffes in der UV-Licht emittierenden Schicht 8
eine Beschichtung aus MgO aufweisen, wird zunächst der beschichtete VUV-Leuchtstoff
hergestellt. Dazu werden ein oder mehrere wasserlösliche Magnesiumsalze wie zum Beispiel
ein Nitrat, ein Acetat oder ein Perchlorat, in Wasser gelöst und der pH-Wert der Lösung
wird auf einen pH-Wert von 7 eingestellt. In dieser Lösung wird der zu beschichtende
VUV-Leuchtstoff dispergiert. Anschließend wird der pH-Wert dieser Suspension auf über
9 erhöht, so dass sich Mg(OH)
2 auf den Partikeln des VUV-Leuchtstoffes abscheidet. Der mit Mg(OH)
2 beschichtete VUV-Leuchtstoff wird abfiltriert, getrocknet und anschließend bei erhöhter
Temperatur kalziniert, so dass Mg(OH)
2 in MgO überführt wird. Danach wird wie oben beschrieben eine Suspension des beschichteten
VUV-Leuchtstoffes hergestellt und zur Beschichtung der Schutzschicht 5 verwendet.
[0042] Anschließend wird die Frontplatte 1 zusammen mit weiteren Komponenten, wie zum Beispiel
einer Trägerplatte 2 mit Adresselektroden 11, die von Leuchtstoffschichten 10, die
in einer der drei Grundfarben rot, grün oder blau emittieren, bedeckt ist, und einem
Edelgasgemisch, zur Herstellung eines AC-Plasmabildschirms verwendet.
[0043] Die Herstellung einer Trägerplatte 2, welche eine UV-Licht emittierende Schicht 8
aufweist, erfolgt analog wie für die Frontplatte 1 beschrieben. Nach Aufbringen der
UV-Licht emittierenden Schicht 8 auf die Trägerplatte 2 wird diese getrocknet und
anschließend wird die Leuchtstoffschicht 10 aufgebracht. Als Herstellungsverfahren
für eine solche Leuchtstoffschicht 10 kommen sowohl Trockenbeschichtungsverfahren,
z. B. elektrostatische Abscheidung oder elektrostatisch unterstütztes Bestäuben, als
auch Nassbeschichtungsverfahren, z. B. Siebdruck, Dispenserverfahren, bei denen eine
Suspension mit einer sich dem Kanälen entlang bewegenden Düse eingebracht wird, oder
Sedimentation aus der flüssigen Phase, in Betracht.
[0044] Für die Nassbeschichtungsverfahren müssen die Leuchtstoffe in Wasser, einem organischen
Lösemittel, gegebenenfalls zusammen mit einem Dispergiermittel, einem Tensid und einem
Antischaummittel oder einer Bindemittelzubereitung dispergiert werden. Geeignet für
Bindemittelzubereitungen für Plasmabildschirme sind anorganische Bindemittel, die
eine Betriebstemperatur von 250°C ohne Zersetzung, Versprödung oder Verfärbung überstehen,
oder organische Bindemittel, die später durch Oxidation entfernt werden können.
[0045] Nach Aufbringen der Leuchtstoffschichten 10 wird die Trägerplatte 2 zusammen mit
weiteren Komponenten wie zum Beispiel einer Frontplatte 1 und einem Edelgasgemisch
zur Herstellung eines AC-Plasmabildschirms verwendet.
[0046] Die Wellenlänge des UV-Lichtes, das von der UV-Licht emittierenden Schicht 8 in Richtung
der Leuchtstoffschicht 10 ausgesendet wird, bestimmt die Wahl der rot, blau bzw. grün
emittierende Leuchtstoffe in der Leuchtstoffschicht 10. Bei Einsatz eines VUV-Leuchtstoffes
der UV-Licht mit einer Wellenlänge zwischen 200 und 250 nm emittiert, werden beispielsweise
die Leuchtstoffe BaMgAl
10O
17:Eu, Zn
2SiO
4:Mn und (Y,Gd)BO
3:Eu in der Leuchtstoffschicht 10 verwendet. Wahlweise kann auch Y
2O
3:Eu als rot-emittierender Leuchtstoff in der Leuchtstoffschicht 10 verwendet werden.
Emittiert der VUV-Leuchtstoff UV-Licht mit einer Wellenlänge zwischen 250 und 300
nm können die Leuchtstoffe BaMgAl
10O
17:Eu, Zn
2SiO
4:Mn und Y(V,P)O
4:Eu verwendet werden. Und bei Emission von UV-Licht mit einer Wellenlänge zwischen
300 und 350 nm können die Leuchtstoffe BaMgAl
10O
17:Eu, BaMgAl
10O
17:Eu,Mn und Y(V,P)O
4:Eu eingesetzt werden.
[0047] Die Verwendung eines VUV-Leuchtstoffes in der UV-Licht reflektierenden Schicht 8,
der UV-C-Licht abstrahlt ist besonders vorteilhaft, um die Photodegradation einiger
Leuchtstoffe, beispielsweise Eu
2+-aktivierter Leuchtstoffe, unter VUV-Anregung zu verhindern.
[0048] Bei Bestrahlung eines Eu
2+-aktivierten Leuchtstoffes mit UV-Licht, dessen Wellenlänge 200 nm oder mehr beträgt,
wird der Aktivator Eu
2+ direkt angeregt. Das elektronisch angeregte Eu
2+-Kation kehrt unter Aussendung eines Photons mit der Wellenlänge 450 nm wieder in
den Grundzustand zurück.
[0049] Die Anregung der Eu
2+-aktivierten Leuchtstoffe mit VUV-Licht dagegen führt zu einer Anregung des Wirtsgitters.
Daraus resultiert eine Bildung von Excitonen (Elektron-Loch-Paaren). Ein gebildetes
Loch wird von einem Eu
2+-Kation unter Ausbildung eines Eu
3+-Kations abgefangen. Das verbliebene Elektron kann einerseits von einem Eu
3+-Kation unter Ausbildung eines aktivierten Eu
2+-Kations, welches dann wiederum in den Grundzustand unter Aussendung eines Photons
der Wellenlänge 450 nm zurückkehrt, abgefangen werden. Andererseits kann ein Elektron
von einer Fehlstelle, Anionen-Leerstelle oder auch Farbzentrum genannt, im Kristallgitter
des Leuchtstoffes abgefangen werden. Problematisch ist in diesem Fall, dass vermehrt
Eu
3+-Kationen zurückbleiben, die die Lumineszenz der Eu
2+-Kation stören.
[0050] In Eu
2+-aktivierten BaMgAl
10O
17:Eu liegen diese Anionen-Leerstellen ungefähr 5 eV unterhalb des Leitungsbandes des
jeweiligen Leuchtstoffes. Ein in einer solchen Anionen-Leerstelle befindliches Elektron
kann durch Zufuhr entsprechender Energie wieder freigesetzt werden. Das freigesetzte
Elektron kann anschließend entweder von einem Eu
3+-Kation oder erneut durch eine Anionen-Leerstelle abgefangen werden. In letzterem
Fall kann es aber durch erneute Energiezufuhr wieder freigesetzt werden.
[0051] Die, für die Freisetzung eines Elektrons aus einer Anionen-Leerstelle, benötigte
Energie entspricht dem Energiebereich von UV-C-Strahlung von 200 bis 300 nm. Durch
"Bestrahlung" des Leuchtstoffes mit UV-C-Strahlung wird die benötigte Energie, um
durch Anion-Leerstellen abgefangene Elektronen wieder freizusetzen, zugeführt. Die
Elektronen können sozusagen recycelt werden.
[0052] Außerdem ist die Eindringtiefe von UV-C-Strahlung in die Leuchtstoffpartikel deutlich
höher als die von VUV-Strahlung, da Leuchtstoffe in der Regel im VUV-Licht-Bereich
eine höhere Absorptionskonstante besitzen. Die höhere Eindringtiefe resultiert in
einem besseren Sättigungsverhalten, da in den einzelnen Partikeln mehr Aktivatoren
erreicht werden können.
[0053] Alternativ kann sich auf der Frontplatte 1 beispielsweise zwischen Schutzschicht
5 und UV-Licht emittierender Schicht 8 oder auf der Schutzschicht 5 noch eine UV-Licht
reflektierende Schicht befinden. Diese enthält eine Schicht aus Partikeln mit einem
Durchmesser zwischen 100 nm und 500 nm, welche eine deutlich größere Lichtstreuung
im UV-Wellenlängenbereich als im sichtbaren Wellenlängenbereich aufweisen. Zur Herstellung
einer solchen UV-Licht reflektierenden Schicht wird eine wässrige Suspension von SiO
2, MgF
2, Al
2O
3, MgO, Nb
2O
5, ZrO
2, Ta
2O
5, LaPO
4, YPO
4, CaPO
4, MgAl
2O
4 oder YBO
3 hergestellt, der anschließend ein Assoziativverdicker und/oder ein Dispergiermittel
zugesetzt werden kann. Diese Suspension wird mit einem der eingangs beschriebenen
Verfahren auf die Schutzschicht 5 aufgebracht und getrocknet, Soll sich die UV-Licht
emittierende Schicht 8 auf der Frontplatte 1 befinden, wird anschließend die UV-Licht
emittierende Schicht 8 auf die UV-Licht reflektierende Schicht aufgebracht.
[0054] Die UV-Licht reflektierende Schicht kann aber auch eine Schichtabfolge aufweisen.
Die einzelnen Schichten besitzen einen unterschiedlichen Brechungsindex. So enthält
die Schichtabfolge abwechselnd Schichten mit einem Brechungsindex n ≥ 1.7 und Schichten
mit einem Brechungsindex n ≤ 1.5 auf. Zur Herstellung einer solchen Schichtabfolge
werden abwechselnd Schichten aus MnS oder MgO und Schichten aus SiO
2 aufgesputtert oder aufgedampft. Die Schichten aus ZnS oder MgO weisen einen Brechungsindex
von n ≥ 1.7 und die Schichten aus SiO
2 einen Brechungsindex von n ≤ 1.5 auf. Beide Schichten werden gleich oft aufgebracht.
[0055] Grundsätzlich kann eine UV-Licht emittierende Schicht 8 für alle Typen von Plasmabildschirmen,
wie zum Beispiel bei AC-Plasmabildschirmen mit oder ohne Matrixanordnung der Elektrodenarrays
oder DC-Plasmabildschirmen eingesetzt werden.
[0056] Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung erläutert, die beispielhafte
Realisierungsmöglichkeiten darstellen.
Ausführungsbeispiel 1
[0057] Zunächst wurde eine Suspension von LaPO
4:Pr hergestellt, der Additive wie ein organisches Bindemittel und ein Dispersionsmittel
zugesetzt wurden. Mittels Spincoating wurde die Suspension des VUV-Leuchtstoffes auf
die Schutzschicht 5 einer Frontplatte 1, welche eine Glasplatte 3, eine dielektrische
Schicht 4, eine Schutzschicht 5 und Entladungselektroden 6,7 aufweist, aufgebracht.
Die dielektrische Schicht 4 enthielt PbO-haltiges Glas, die Schutzschicht 5 enthielt
MgO und die beiden Entladungselektroden 6,7 waren aus ITO.
[0058] Die gesamte Frontplatte 1 wurde getrocknet und zwei Stunden bei 400 bis 600 °C nachbehandelt.
Die Schichtdicke der UV-Licht emittierenden Schicht 8 betrug 5 µm. Anschließend wurde
die Frontplatte 1 zum Bau eines Plasmabildschirms verwendet, der erhöhte Luminanz
aufwies.
Ausführungsbeispiel 2
[0059] 100 ml einer 10-prozentigen kolloidalen Suspension von SiO
2-Partikeln mit einem Partikeldurchmesser von 200 nm wurden mit 10 ml einer 10-prozentigen
Pigmentdispergiermittel-Lösung und 20 ml einer 10-prozentigen Assoziativverdicker-Lösung
versetzt. Das gesamte Gemisch wurde sorgfältig gemischt. Mittels Spincoaten wurde
Schicht von SiO
2-Partikeln als UV-Licht reflektierende Schicht auf die Schutzschicht 5 einer Frontplatte
1, welche eine Glasplatte 3, eine dielektrische Schicht 4, eine Schutzschicht 5 und
Entladungselektroden 6,7 aufweist, aufgebracht. Die dielektrische Schicht 4 enthielt
PbO-haltiges Glas, die Schutzschicht 5 enthielt MgO und die beiden Entladungselektroden
6,7 waren aus ITO.
[0060] Als nächstes wurde eine Suspension von LaPO
4:Pr hergestellt, der Additive wie ein organisches Bindemittel und ein Dispersionsmittel
zugesetzt wurden. Mittels Spincoating wurde die Suspension auf die UV-Licht reflektierende
Schicht aufgebracht.
Die gesamte Frontplatte 1 wurde getrocknet und zwei Stunden bei 400 bis 600 °C nachbehandelt.
Die Schichtdicke der UV-Licht emittierenden Schicht 8 aus LaPO
4:Pr betrug 1.5 um und die der UV-Licht reflektierenden Schicht aus SiO
2 betrug 2 µm. Anschließend wurde die Frontplatte 1 zum Bau eines Plasmabildschirms
verwendet, der erhöhte Luminanz aufwies.
Ausführungsbeispiel 3
[0061] Zunächst wurden 1.0 g Mg(NO
3)
2 •6H
2O (3.9 mmol) in 50 ml destilliertem Wasser gelöst. 8.0 g YPO
4:Pr wurden in 50 ml destilliertem Wasser suspendiert und anschließend wurde zu dieser
Suspension die Magnesiumnitrat-Lösung gegeben. Der pH-Wert der erhaltenen Suspension
wurde durch Aufleiten von Ammoniak auf 9.1 erhöht. Nach Abscheidung von Mg(OH)
2 auf den VUV-Leuchtstoffpartikeln wurde der beschichtete Leuchtstoff abfiltriert,
bei 80 °C getrocknet und schließlich 2 h bei 450 °C kalziniert.
[0062] Als nächstes wurde eine Suspension des mit MgO-beschichteten VUV-Leuchtstoffes hergestellt,
der Additive wie ein organisches Bindemittel und ein Dispersionsmittel zugesetzt wurden.
Mittels Spincoating wurde die Suspension auf die Schutzschicht 5 einer Frontplatte
1, welche eine Glasplatte 3, eine dielektrische Schicht 4, eine Schutzschicht 5 und
Entladungselektroden 6,7 aufweist, aufgebracht.
[0063] Die gesamte Frontplatte 1 wurde getrocknet und zwei Stunden bei 400 bis 600 °C nachbehandelt.
Die Schichtdicke der UV-Licht emittierenden Schicht 8 betrug 3 µm. Anschließend wurde
die Frontplatte 1 zum Bau eines Plasmabildschirms verwendet, der erhöhte Luminanz
aufwies.
Ausführungsbeispiel 4
[0064] Zunächst wurde eine Suspension von LaPO
4:Pr hergestellt, der Additive wie ein organisches Bindemittel und ein Dispersionsmittel
zugesetzt wurden. Mittels Siebdruck wurde die Suspension des VUV-Leuchtstoffes auf
einer Trägerplatte 2 aufgebracht und getrocknet. Anschließend wurde eine Suspension
des blau-emittierenden Leuchtstoffes BaMgAl
10O
17:Eu hergestellt, der Additive wie ein organisches Bindemittel und ein Dispersionsmitte!
zugesetzt wurden. Mittels Siebdruck wurde die Suspension auf der UV-Licht emittierenden
Schicht 8 aufgebracht und getrocknet. Dieser Prozessschritt wurde nacheinander für
die anderen beiden Leuchtstofftypen der Emissionsfarben Grün und Rot durchgeführt.
[0065] Durch thermische Behandlung der Trägerplatte 2 bei 400 bis 600 °C in sauerstoffhaltiger
Atmosphäre wurden alle in den Leuchtstoffschichten 10 verbliebenen Additive entfernt.
Eine derartige Trägerplatte 2 wurde dann zum Bau eines Plasmabildschirms mit erhöhter
Luminanz verwendet.
1. Plasmabildschirm ausgerüstet mit einer Frontplatte (1), die eine Glasplatte (3), auf
der eine dielektrische Schicht (4) und eine Schutzschicht (5) aufgebracht sind, aufweist,
mit einer Trägerplatte (2) ausgestattet mit einer Leuchtstoffschicht (10), mit einer
RippenStruktur (13), die den Raum zwischen Frontplatte (1) und Trägerplatte (2) in
Plasmazellen, die mit einem Gas gefüllt sind, aufteilt, mit einem oder mehreren Elektroden-Arrays
(6,7,11) auf der Frontplatte (1) und der Trägerplatte (2) zur Erzeugung von stillen
elektrischen Entladungen in den Plasmazellen und mit einer UV-Licht emittierenden
Schicht (8).
2. Plasmabildschirm nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die UV-Licht emittierende Schicht (8) auf der Schutzschicht (5) aufgebracht ist.
3. Plasmabildschirm nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die UV-Licht emittierende Schicht (8) zwischen Trägerplatte (2) und Leuchtstoffschicht
(10) aufgebracht ist.
4. Plasmabildschirm nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die UV-Licht emittierende Schicht (8) UV-C-Licht emittiert.
5. Plasmabildschirm nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die UV-Licht emittierende Schicht (8) einen VUV-Leuchtstoff mit einem Wirtsgitter
ausgewählt aus der Gruppe der Aluminate, Borate, Fluoride, Oxide, Phosphate und Sulfate
enthält.
6. Plasmabildschirm nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die UV-Licht emittierende Schicht (8) einen VUV-Leuchtstoff enthält, der durch
ein Ion ausgewählt aus der Gruppe Pb2+, Ce3+, Pr3+ und Bi3+ aktiviert ist.
7. Plasmabildschirm nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der VUV-Leuchtstoff in der UV-Licht emittierenden Schicht (8) ausgewählt ist
aus der Gruppe SrAl12O19:Ce, LaPO4:Ce, CeMgAl11O19:Ce, LuBO3:Pr, GdBO3:Pr, LuPO4:Pr, LaBO3:Pr, YBO3:Pr, LaPO4:Pr, YPO4:Pr, LaB3O6:Pr, SrSiO3:Pb, MgSO4:Pb, CaSO4:Pb, SrSO4:Pb, (Ca,Mg)SO4:Pb, (Sr,Ca)SO4:Pb, CaLi2SiO4:Pb, Ba(Y,Gd,Lu)B9O16:Bi, YF3:Bi, YOF:Bi, Y3Al5O12:Bi und (Gd,La)B3O6:Bi.
8. Plasmabildschirm nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der VUV-Leuchtstoff in der UV-Licht emittierende Schicht (8) LaPO4:Pr ist.
9. Plasmabildschirm nach Anspruch 5, 6, 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Partikel des VUV-Leuchtstoffes mit MgO beschichtet sind.
10. Plasmabildschirm nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf der Frontplatte (1) eine UV-Licht reflektierende Schicht aufgebracht ist.
11. Plasmabildschirm nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die UV-Licht reflektierende Schicht Partikel ausgewählt aus der Gruppe SiO2, MgF2, Al2O3, MgO, Nb2O5, ZrO2, Ta2O5, LaPO4, CaPO4, YPO4, MgAl2O4 undYBO3, deren mittlere Partikelgröße jeweils zwischen 100 nm und 500 nm liegt, enthält.
12. Plasmabildschirm nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die UV-Licht reflektierende Schicht eine Schichtabfolge aus abwechselnden Schichten
mit einem Brechungsindex n ≥ 1.7 und mit Schichten mit einem Brechungsindex n ≤ 1.5
enthält.
13. Plasmabildschirm nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass in den Leuchtstoffschichten (10) auf der Trägerplatte (2) der blau-emittierende
Leuchtstoff BaMgAl10O17:Eu, der grün-emittierende Leuchtstoff ausgewählt aus der Gruppe Zn2SiO4:Mn und BaMgAl10O17:Eu,Mn und der rot-emittierende Leuchtstoff ausgewählt aus der Gruppe (Y,Gd)BO3:Eu, Y2O3:Eu und Y(V,P)O4:Eu ist.